03 agosto, 2011

El sensor infrarrojo del murciélago vampiro

Como su nombre lo dice, los murciélagos vampiro se alimentan de la sangre de sus víctimas, principalmente los animales de granja. Pero, alimentarse de sangre no es tan fácil como parece, no es ir y morder en cualquier parte del animal, sino que debe hacerse en zonas donde la sangre fluya muy cerca de la piel. La forma cómo detectan los murciélagos estas regiones era un misterio. Un grupo de científicos estadounidenses liderados por la fisióloga Elena Gracheva de la UC San Francisco descubrieron que D. rotundus presenta una modificación en los nervios faciales cercanos a la nariz que funcionan a manera de un sensor infrarrojo según un artículo publicado hoy en Nature.

murcielago-vampiro

El murciélago vampiro (Desmodus rotundus) es un hematófago estricto. Debido a esto ha tenido que desarrollar un mecanismo que le permita ubicar las regiones por donde la sangre fluya más cerca de la piel para poder acceder a ella con facilidad sin perturbar el sueño del animal. En 1982, Kurten & Schmidt descubrieron que estos murciélagos eran capaces de detectar las diferencias de temperatura —por encima de los 29°C— a unos 20cm de distancia de su víctima. Sin embargo, no entendían como funcionaba ese mecanismo, aunque creían que era gracias a los tres huequitos en forma de hojas alrededor de su nariz [ver la figura inicial].

Estos tres huequitos no se encuentran presentes en su pariente más cercano, el murciélago frutero Carollia brevicauda, y como es de esperarse, estos murciélagos son incapaces de detectar las pequeñas variaciones en la temperatura. Es más, D. rotundus es el único mamífero y el cuarto vertebrado —a parte de las boas, víboras y pitones— que tienen este tipo de sensor infrarrojo.

Al analizar los ganglios sensoriales de estos orificios, los investigadores observaron que las neuronas del ganglio trigeminal (TG) eran mucho más grandes de lo esperado, muy similar al encontrado en las tres serpientes que mencionamos anteriormente, sugiriendo que estos animales evolucionaron la misma especialización anatómica para funcionar a manera de sensores infrarrojos.

Al analizar la expresión de los genes de estas grandes neuronas del TG, Gracheva y sus colaboradores encontraron una nueva forma —más pequeña— del receptor de capsaicina (sustancia que le da el picor los chiles, ajíes y rocotos) TRPV1. El TRPV1 es un canal iónico que se activa cuando la temperatura excede los 43°C, y su función es activar ciertos mecanismos de respuesta que nos hacen alejarnos de esa fuente de calor para evitar daños y quemaduras. Normalmente este receptor cuenta con 848 aminoácidos (aa), pero en la versión del murciélago vampiro carece de los últimos 62aa (en la región C-terminal), quedando una TRPV1 de 786aa.

Los investigadores observaron que en las células del TG, esta forma truncada del receptor TRPV1 (TRPV1-S, Fig. a) conforma casi la mitad de todos TRPV1 producidos, algo que no se observa ni en sus ganglios espinales (DRG), ni en los murciélagos fruteros (Fig. b). Esto indicaría que este receptor modificado sería el responsable del funcionamiento del sensor infrarrojo de D. rotundus.

ganglios

Para confirmar esta última hipótesis, Gracheva et al. expresaron tanto la versión larga como la corta del receptor TRPV1 en una línea celular humana (HEK293) y en los oocitos de Xenopus. Los investigadores observaron que la versión corta del receptor TRPV1 se activaba a temperaturas cercanas a los 30°C mientras que la versión larga lo hacía a temperaturas cercanas a los 40°C.

Pero, ¿cómo se obtienen dos formas de una misma proteína?. Los investigadores analizaron el gen que codifica al receptor TRPV1 y encontraron una pequeña región exónica (que se expresa en la proteína) de 23pb, flanqueados por dos regiones intrónicas (que no llega a expresarse en la proteína). Lo que ocurre aquí es un splicing alternativo. El murciélago vampiro tiene la capacidad de incorporar o no esta pequeña región de 23pb en el ARN mensajero. Si lo incorpora cambia todo el marco de lectura del ARNm y forma la versión corta del receptor; si no lo incorpora, no se modifica la secuencia del ARNm y se traduce por completo, dando la versión larga del receptor.

Los investigadores analizaron el mismo gen pero de otras especies y también encontraron esta pequeña región exónica de 23pb pero ubicado en otras regiones del gen y produciendo una variante más larga del receptor —la versión XL— la cual detecta temperaturas superiores a los 43°C. Por otro lado, al analizar y comparar la organización del gen Trpv1 en otras especies, se observó que los murciélagos estaban más relacionados con las vacas que con los roedores, tal como también lo demuestran los estudios filogenéticos actuales. Antes del uso del ADN en la filogenia, se usaban las características morfológicas para agruparlos, y en base a ese árbol filogenético, los murciélagos eran ubicado cerca del grupo de los roedores, algo que ahora sabemos no es cierto.

Todos estos resultados indican que la versión corta de un receptor especializado en reconocer las sensaciones calientes (temperaturas superiores a los 40°C o el efecto de la capsaicina) sirve como un sensor infrarrojo en los murciélagos. Gracias al splicing alternativo, nuestro número de proteínas puede exceder fácilmente al número de genes que las codifican.


Referencia:

ResearchBlogging.orgGracheva, E., Cordero-Morales, J., González-Carcacía, J., Ingolia, N., Manno, C., Aranguren, C., Weissman, J., & Julius, D. (2011). Ganglion-specific splicing of TRPV1 underlies infrared sensation in vampire bats Nature, 476 (7358), 88-91 DOI: 10.1038/nature10245

1 comentario:

  1. Muy interesante gracias por resumir la información de una manera muy adecuada

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